[发明专利]一种山区不规则桥梁双柱墩混合抗震体系

说明书

一种山区不规则桥梁双柱墩混合抗震体系，属桥梁工程领域。所述体系主要由高墩、矮墩、盖梁、承台、桩基础、无粘结FRP筋、不锈钢管、可替换拉压耗能器、螺杆、螺栓、钢垫板、锚固钢筋组成。矮墩现场预制，且两端与承台、盖梁接缝处为摇摆结构。高墩与承台、盖梁连接处整体现浇。矮墩外套不锈钢管，墩顶、墩底设置可替换拉压耗能器。高墩、矮墩截面中心均设置无粘结预应力FRP筋。该体系强震下通过可替换拉压耗能器耗能，且震后损坏的可替换拉压耗能器可方便替换。不锈钢管可抑制混凝土在强震下的破坏，同时不锈钢管及FRP筋均可提高桥墩的耐久性。该体系抗震能力高，且施工方便。

技术领域

本发明涉及桥墩，特别涉及采用摇摆结构和整体现浇结构混合使用的山区不规则桥梁双柱墩。

背景技术

为适应斜坡地形，依山修建的大量山区双柱墩为典型的不规则双柱墩，高墩与矮墩高度差大。强震下，矮墩刚度大，承担了绝大部分的地震力，但矮墩是典型的短柱，抗震变形能力差；并且横桥向地震作用下，矮墩承受显著的变轴力影响；而纵桥向地震作用下，由于高、矮墩变形不协调引起矮墩同时承受扭转的影响。上述受力机理造成矮墩成为山区不规则双柱墩的典型抗震薄弱环节，强震下易发生破坏，山区不规则双柱墩抗震设计极为困难。

摇摆结构可降低结构的地震需求，减轻结构的地震损伤。将矮墩设计为摇摆结构，可大大减轻矮墩承受的地震力，同时利用外置可替换耗能装置提高结构的耗能能力，且强震后损坏的耗能装置可快速替换，迅速恢复结构的使用功能。因此，摇摆结构在桥梁抗震设计中具有明显的应用前景。考虑到山区施工及吊装运输的不便，同时为保证体系的可靠性及强震下的抗剪、抗扭能力，将山区不规则双柱墩全部设计为摇摆结构形式也不可能。同时，摇摆结构在耐久性也是一个值得关注的问题。

综合上述背景，山区不规则桥梁双柱墩抗震设计面临极大困难，且具有良好抗震能力的摇摆结构体系不适宜在山区桥梁建设中大范围使用。因此，提出一种既能利用摇摆结构抗震优点，又能适应山区施工要求的桥梁结构体系，成为桥梁工程设计人员面临的重大挑战。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出山区不规则桥梁双柱墩混合抗震体系。由高墩、矮墩、盖梁、承台、桩基础、无粘结FRP筋、不锈钢管、可替换拉压耗能器、竖直螺杆、水平螺杆、螺栓、钢垫板、锚固钢筋等组成。具体操作上，除将矮墩设计为摇摆结构形式外，其余部分均采用整体现浇形式。设计了便于安装、耗能能力好、受力模式可控的新型可替换拉压耗能器，并采用不锈钢管及预应力FRP筋保证结构的耐久性。上述不规则桥梁双柱墩混合抗震体系将具有良好的抗震能力和耐久性，且施工方便，便于安装，震后可修复性良好。上述技术措施将在山区桥梁工程建设中具有广泛应用前景。

为达到以上目的，可通过以下技术方案实现：

一种山区不规则桥梁双柱墩混合抗震体系，主要由矮墩1、高墩2、盖梁3、承台4、桩基础12、无粘结FRP筋9、不锈钢管5、可替换拉压耗能器6、竖直螺杆7-1、水平螺杆7-2、螺栓8、钢垫板10、锚固钢筋11组成。

高墩2、盖梁3、承台4、桩基础12均采用整体现浇形式，现场浇筑。矮墩1采用预制拼装结构，矮墩1两端与承台4、盖梁3接缝处设置为摇摆结构形式，接缝位置无纵筋穿过，仅竖向无粘结FRP筋9穿过接缝。且矮墩1外套不锈钢管5，不锈钢管5作为矮墩1内部混凝土浇筑时施工的模板。矮墩1中仅配置纵筋，不设置箍筋，纵筋在矮墩1两端与盖梁3、承台4接缝处截断。

矮墩1墩顶、墩底与盖梁3、承台4连接处设置可替换拉压耗能器6。可替换拉压耗能器6在矮墩1的墩顶、墩底沿桥墩截面四周至少各均匀布置4块。可替换拉压耗能器6通过竖直螺杆7-1、螺栓8与盖梁3、承台4连接；通过水平螺杆7-2、螺栓8与矮墩1连接。